## Тема 3: Методы изучения обмена веществ и энергии в организме животного. Оценка углеводной и липидной питательности кормов

Цель занятия: Изучить методы обмена веществ и энергии в организме животного

Вопросы:

1. Значение опытов по изучению обмена веществ и энергии в организме животного.

2. Липиды и их значение в питании животных.

3. Легкоферментируемые углеводы. Понятие, перечень.

4. Клетчатка. Понятие, значение, содержание в кормах.

1. Значение опытов по изучению обмена веществ и энергии в организме животного.

Оценка питательности кормов по переваримым веществам – не полная, так как пераваривание кормов – это только начальная фаза питания, а для полного представления о питательности корма необходимо знать усвоение переваримых питательных веществ, т. е. обмен веществ и энергии.

Для изучения обмена веществ применяются следующие методы:

1)метод контрольных животных

2)метод меченых атомов

3)косвенные методики

4)методика групп

5)методика периодов

6)методика обратного замещения

В обменных реакциях организма может участвовать только азот органических соединений, всосавшихся через стенку пищеварительного тракта.

Баланс азота устанавливают по формуле:

N корма = N кала + N мочи + N белка отложенного в организме + N выделенный в продуктах (молоко, яйца, шерсть)

Для составления баланса азота обычный опыт по переваримости кормов достаточно дополнить сбором мочи и ее анализом на содержание азота, а у лактирующих животных также сбором и анализом молока.

Результат баланса может быть положительным (протеин накапливается в теле), отрицательным (поступление азота в пище меньше его потерь из тела и, следовательно, содержание протеина в теле убывает) и нулевым (приток азота в пище равен его потерям).

По балансу азота определяют отложение и расход белка и мяса в организме, считая, что белок содержит 16,67 % азота, а мясо содержит белка 23%.

Баланс углерода. Химическим элементом, который может быть использован как индикатор обмена органических веществ, является углерод он входит в состав всех групп питательных веществ – белков, жиров и углеродов.

Баланс углерода определяют по формуле:

С корма = С продуктов дыхания + С мочи + С кала + С кишечных + С белка, жира отложенных в организме или газов выделенных в продуктах (молоко, яйца)

Для составление баланса углерода необходимы данные о составе газообразных выделений.

В теле отложение или расход углерода учитываются только в жире и белке, т.к. содержание углеводов в теле незначительно (гликоген печени относительно мало подвержено изменениям).

Содержание углерода в белке тела (животном белке) составляет 52,54 %, в жире – 76,5%.

Таким образом, по балансу азота и углерода можно определить количество образовавшегося белка и жира в организме животных и на основании полученных данных рассчитать количество энергии, отложенной в теле.

Первая схема энергетического баланса животного организма предложена американским ученым Г. Армсби, которая может быть представлена следующими уравнениями.

Э переваримых веществ = Э корма (валовая) – Э кала

Э физиологически полезная (обменная) = Э переваримых веществ – Э кишечных газов – Э мочи

Э отложений (нетто, чистая) = Э физиологически полезная – Э теплопродукции организма

Энергия поступает в тело в химической форме только с питательными веществами кормов, чтобы определить запас тепловой энергии корма или экскретов, образец их нужно сжечь в калориметре и учесть количество тепла, образовавшееся при сжигании.

Баланс минеральных веществ (кальция, фосфора, натрия и др.). Баланс минеральных веществ составляется тем же способом, что и баланс азота. Так как минеральные вещества поступают в пище и питье, а выделяются в кале, моче, молоке, то для составления балансов нужно определить количество соответствующего элемента в названных источниках поступления и выделения. Незначительное количество веществ теряется с потом, выпадающим волосом, эпидермисом кожи, но этими потерями обычно пренебрегают. Некоторые летучие элементы, например, йод, могут поступать в организм с воздухом и выделяться при кожном дыхании.

2. Липиды и их значение в питании животных.

Биологическая роль жиров заключается прежде всего в том, что они входят в состав клеточных структур всех видов тканей и органов и необходимы для построения новых структур. Также, биологическая роль жиров определяется их энергетической ценностью, которая в два раза превосходит ценность углеводов. За счет окисления нейтральных жиров моногастричные животные покрывают 30-50 % потребности в энергии. При окислении 1 г жира образуется 9,3 Ккал или 38 КДж энергии. В качестве структурного материала входят в состав протоплазмы животных клеток. Жиры в организме играют роль основного запасного питательного вещества. Подкожный жир защищает животных от травм и переохлаждения. Служат источником эндогенной воды – при окислении 1 г жира образуется 1,7 г воды. Тесно взаимодействуют со многими ферментами, гормонами, витаминами, входя в их состав. Составляют основу нервной ткани и участвуют в передаче нервных импульсов.

В состав жиров входят насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты, что определяет их ценность для животных. Из насыщенных жирных кислот можно выделить пальметиновую, стеориновую, масляную, каприловую, капрновую кислоты. Ненасыщенные жирные кислоты – линолевая, линоленовая, арахедоновая, арахединовая. Три первых являются незаменимыми кислотами и входят в состав витамина F. При их недостатке нарушается обмен веществ и снижается продуктивность животных.

Насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты отличаются не только по своим химическим и физическим свойствам, но и по биологической активности и “ценности” для организма. Насыщенные жирные кислоты по биологическим свойствам уступают ненасыщенным. Имеются данные об отрицательном влиянии первых на жировой обмен, функцию и состояние печени, предполагается их участие в развитии атеросклероза.

Наиболее выраженными биологическими свойствами обладают так называемые полиненасыщенные жирные кислоты. Это линолевая, линоленовая и арахидоновая жирные кислоты. Они не синтезируются в организме животных и образуют группу так называемых незаменимых жирных кислот, то есть жизненно необходимых. Важнейшим биологическим свойством полиненасыщенных жирных кислот является их участие в качестве обязательного компонента в образовании структурных элементов клеточных, а также в высокоактивных в биологическом отношении белково-липидных комплексах. Полиненасыщенные жирные кислоты обладают способностью повышать выведение холестерина из организма, переводя его в легкорастворимые соединения. Кроме того, полиненасыщенные жирные кислоты оказывают нормализующее действие на стенки кровеносных сосудов, повышая их эластичность и снижая проницаемость. Установлена связь полиненасыщенных жирных кислот с обменом витаминов группы В, особенно В6 и В1. Имеются данные о стимулирующей роли этих кислот в отношении защитных сил организма, в частности в повышении устойчивости организма к инфекционным заболеваниям и ионизирующему излучению.

Содержание жиров в кормах варьирует в широких пределах. Наиболее высоким содержанием жира отличаются семена и зерна масличных культур. В корнях и клубнях жира почти нет.

Роль различных форм углеводов в питании жвачных и моногастричных животных.

Углеводы являются основным источником энергии для животных. Кроме того, они выполняют в организме и ряд других функций – обеспечивают обмен веществ пластическим материалом из которого могут строится другие питательные и биологически активные вещества, входят в состав сложных, жизненно важных соединений, таких как ДНК, РНК, многие белки и сложные жиры. Для моногастричных животных в качестве источника энергии и пластического материала интерес представляют в основном лекгопереваримые углеводы – моно и олигосахара (глюкоза, фруктоза, сахароза, лактоза, целлобиоза и др.), крахма, инулин, гликоген. Эти вещества легко и быстро гидролизуются в пищеварительном тракте и являются доступными для животных. Трудно переваримые углеводы, такие как целлюлоза, гемицеллюлоза, пектиновые вещества, пентозаны, моногастричные используют плохо, в основном за счет имеющихся в их кишечнике микроорганизмов. В тоже время эти соединения не являются простым балластом для них. Хотя сырая клетчатка и не используется как непосредственный источник энергии и пластического материала моногастричными, они очень важны для нормализации пищеварения.

Клетчатка выполняет физико-химическую функцию, обеспечивая определенный объем рациона и растяжение ЖКТ, способствует нормальной его перистальтики. Достаточный уровень клетчатки способствует созданию сахаролитической микрофлоры в кишечнике, способствует интенсивному становлению бокаловидных клеток, выполняющих роль «сахарных насосов». Под воздействием клетчатки усиливается всасывание в кишечнике ряда минеральных веществ, включая кальций, магний и цинк, обеспечивается дополнительное усвоение азота либо его отложение в стенке толстого кишечника для последующего синтеза белков тела. Клетчатка благоприятствует лучшему проникновению соляной кислоты в глубинные слои кормовой массы и снижает кислотопоглощающую способность зерна и белковых добавок, входящих в состав комбикорма, предотвращает аутоинтоксикацию, уменьшает риск дисбактериоза.

Для жвачных животных как клетчатка, так и простые сахара и крахмал являются источником энергии и структурных материалов для микроорганизмов населяющих преджелудки жвачных. Образующиеся при гидролизе клетчатки летучие жирные кислоты (ЛЖК) (уксусная) являются предшественниками жира молока. Клетчатка расщепляется в ЖКТ только под действием ферментов симбиотической микрофлоры. Конечный продукт брожения – ЛЖК. Около 70 % суточной потребности в энергии удовлетворяется у жвачных за счет образующихся при брожении клетчатки ЛЖК.

3. Легкоферментируемые углеводы. Понятие, перечень, в питании животных.

Легкоферментируемые углеводы – это фракция углеводов которые легко, без значительных энергетических затрат расщепляются в пищеварительном тракте животных. К ним относят растворимые в воде и не растворимые углеводы не высокой и высокой молекулярной массы. Это моно- и олигосахариды – глюкоза, фруктоза, галактоза, сахароза, лактоза, целлобиоза и др. низкомолекулярные представители, а также полисахариды: крахмал, инулин, гликоген. Все указанные формы углеводов являются резервными источниками энергии и пластического материала для самих растений. Поступая с кормами указанные химические вещества используются организмом для энергетических нужд и синтеза на их основе других химических соединений. Моногастричные животные в пищеварительном тракте расщепляют крахмал и другие формы высокомолекулярных легкоферментируемых углеводов до отдельных моносахаридов, которые затем всасываются в кровь. Жвачные животные большую часть легкоферментируемых углеводов сбраживают до летучих жирных кислот, которые затем всасываются в кровь из рубца и используются в качестве источника энергии и пластитеческого материала.

4. Клетчатка. Понятие, значение, содержание в кормах

Сырая клетчатка кормов представляет собой комплекс сложных высокомолекулярных углеводов и инкрустирующих веществ. Ее основная функция – составляет основу оболочек растительных клеток, защищая их от неблагоприятных воздействий внешней среды и предохраняя от расщепления в пищеварительном тракте животных. В состав этого комплекса входит целлюлоза, гемицеллюлозы, пектиновые вещества, пентозаны, инкрустирующие вещества (лигнин, кутин, суберин).

Целлюлоза. Главный полисахарид растительных кормов, при полном гидролизе крепкими кислотами и целлюлазами микроорганизмов распадается до глюкозы. При слабом гидролизе расщепляется до целлобиозы. Благодаря особой форме молекулы целлюлоза агрегирована в микрофибриллы, имеющие упорядоченную, жесткую, прочную, кристаллическую структуру. Микрофибриллы заключены в паракристаллический матрикс, состоящий из полисахаридов других типов, в основном гемицеллюлоз.

Гемицеллюлозы (полуклетчатки – греч.). Ошибочно считались предшественниками целлюлозы. Относятся к гетерополисахаридам и вместе с целлюлозой входят в состав клеточных стенок. Гемицеллюлозы плотно покрывают поверхность микрофибрилл целлюлозы. При гидролизе образуют глюкозу, галактозу, фруктозу, маннозу, арабинозу и ксилозу. Их много в соломе и одревесневших частях растений, отрубях, зерновых.

Гемицеллюлозы делят на подгруппы: Ксиланы, Глюканы, Маннаны, Арабаны, галактаны. Название дается по доминирующему полисахариду. Часто встречаются в сочетаниях друг с другом: Арабиноксиланы, Глюкомананы, Галактомананы, Ксилоглюканы и др.

Пентозаны состоят из ксилозы и арабинозы с небольшим количеством глюкуруновой кислоты. Содержатся в грубых кормах, в соломе их до 28 % и входят в основном в состав клеточной стенки. Содержатся в оболочках эндоспермов зерновых культур.

Пектиновые вещества. Содержаться в растительных кормах особенно с повышенным содержанием стеблей и клубней в виде нерастворимого протопектина. Состоят из полиуроновых кислот и нейтральных сахаров – рамнозы, галактозы, ксилозы. Очень плохо расщепляются в ЖКТ и образуют очень вязкие гели.

Литература:

1. Баканов В.Н., Менькин В.К. Кормление сельскохозяйственных животных.-Учебник.-М.: Агропромиздат, 1989.

2. Богданов Г.А. Кормление сельскохозяйственных животных.- Учебник. М.: Колос, 1990.

3. Боярский Л.Г. Технология кормов и полноценное кормление животных. Ростов на Дону: Феникс, 2001 - 416 с.

4. Дмитроченко А.П., Пшеничный П.Д. Кормление сельскохозяйственных животных.- Учебник.-М.: Л., 1975.

5. Нормы и рационы кормления сельскохозяйственных животных. Справочное пособие. Под ред. акад. РАСХН А.П. Калашников, А.И. Клейменов и др. – М.: Агропромиздат. 1985.

Контрольные вопросы:

1. Основные методы изучения баланса веществ в организме животного.

2. Напишите формулы баланса азота и углерода в организме животного.

3. Способы определения баланса энергии в организме животного.

4. Что называют валовой, переваримой и обменной энергии корма?

5. Как на основании данных о балансе азота и углерода определить отложения белка и жира в организме животного?